[发明专利]一种耐高温超高分子量聚乙烯复合材料、管材及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体公开了一种耐高温超高分子量聚乙烯复合材料、管材及其制备方法。所述复合材料包括如下重量份数的原料：超高分子量聚乙烯60‑80份，高密度聚乙烯9‑25份，纳米SiC1‑3份，碳酸钙2‑5份，三氧化二铝2‑5份，耐火土1‑2份，抗氧剂0.3‑0.5份，高分子偶联剂0.1‑0.3份，硬脂酸钙0.2‑0.5份，PE蜡0.2‑0.5份；然后通过熔融混合和挤塑成型技术将所述复合材料制成适用于油田输送管线的管材。本发明的复合材料以超高分子量聚乙烯为基体，其中高密度聚乙烯可提高抗冲击强度和流动性，纳米SiC做耐热填料可提高耐热性，同时在UHMWPE/HDPE混合树脂中起到骨架的作用，耐火土增加耐温性能，硬脂酸钙和PE蜡改善塑料加工性能，碳酸钙和三氧化二铝提高耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种耐高温超高分子量聚乙烯复合材料、管材及其制备方法。

背景技术

快速发展的社会以及对能源的不断需求，使得高分子聚合物材料在油田建设领域应用更加广泛，市场对材料的性能要求也越来越高，但大多数的高分子聚合物材料耐热性不好，在长期使用过程中，材料的性能下降，使用寿命较短。因此，研究高耐热的高分子聚合物材料对提高油田建设系统长期运行安全稳定性具有重要的意义。

近年来，研究发现，通过在聚合物基体(如聚乙烯)中加的耐热性填料(如碳酸钙、氮化硼、氧化铝)可实现高耐热聚合物复合材料的制备，但常规的耐热聚合物复合材料中耐高温粒子随机分布于聚合物基体，往往需要较高的填料和多种助剂，才能提高耐热性能，而填料过多的加入会影响材料的力学性能。因此，如何在不影响材料力学性能的前提下，通过低耐热填料含量实现高耐热性能，是耐高温聚乙烯复合材料研究的重点和难点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种耐高温超高分子量聚乙烯复合材料、管材及其制备方法，在不影响材料力学性能的前提下，解决现有技术中油田聚乙烯复合材料输送管材耐热性差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种耐高温超高分子量聚乙烯复合材料，包括如下重量份数的原料：

进一步，所述超高分子量聚乙烯的分子量为250-300万。

进一步，所述高密度聚乙烯的分子量为30-40万。

进一步，所述纳米碳化硅为粉末状，粒径为20-30纳米。

进一步，所述高分子偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述钛酸酯偶联剂选自TMC-101、TMC-102、TMC-201中的至少一种。

进一步，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的至少一种。

本发明第二方面提供一种采用第一方面所述的耐高温超高分子量聚乙烯复合材料制备管材的方法，包括如下步骤：

(1)填料表面处理：首先将填料纳米碳化硅、碳酸钙、三氧化二铝和耐火土置于搅拌机中，然后将高分子偶联剂与有机溶剂混合，对高分子偶联剂进行稀释，两者混合均匀后，以雾状形式喷入搅拌机中，对填料进行表面处理，将填料搅拌均匀后备用；

(2)预混料的制备：按比例分别称取超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、硬脂酸钙、PE蜡、抗氧剂及经步骤(1)表面处理后的纳米碳化硅、碳酸钙、三氧化二铝和耐火土，搅拌混合均匀后，放入干燥箱中，进行烘烤，使PE蜡均匀包裹超高分子量聚乙烯和其他原料，然后原料从干燥箱中取出，再次搅拌，制得预混料；

(3)挤塑成型：将步骤(2)制得的预混料放入挤塑机物料筒内，挤塑成型为管材；

(4)牵引后固化：挤塑成型后的管材进入后固化程序，进行牵引固化；

(5)冷却：将挤出固化后的管材进行冷却，得到管材成品。